JPH10111584A

JPH10111584A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10111584A
Application number: JP32910096A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ono; 茂雄大野; Koji Miyake; 弘二三宅; Takeshi Saikawa; 健済川; Yoshinori Yamaguchi; 義紀山口
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体上の潜像にトナーを選択的に付着し
て可視像とした後、記録材上に転写する画像形成装置に
おいて、廃棄トナーの発生量を少なくすると共に、帯電
装置及び現像剤の寿命の低下を防止し、長期にわたり安
定した画質を得る。【解決手段】像担持体１の周囲に、帯電器２、像書き
込み装置４、現像装置５、転写装置６等の他に微粒子層
形成装置３を配設し、像担持体の表面にトナーより小粒
径の粉状体のほぼ一様な微粒子層を形成する。帯電器２
は、像担持体１と接触する無端移動可能な帯電電極１１
を備えており、その表面に疎水化処理した粉状体からな
る微粒子層を形成する。そして、帯電器２で像担持体上
の微粒子をトナーと同極性に帯電させ、これにより像担
持体と微粒子との付着力を高めると共に、微粒子層の上
に形成されたトナー像との付着力を低減させる。また、
帯電電極の微粒子層により電極表面へのトナー汚染を回
避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に潜像
を形成し、これにトナーを選択的に付着して可視像とし
た後、記録シート等に転写する画像形成装置に係り、具
体的には電子写真記録、静電記録、イオノグラフィー、
磁気潜像等を利用する画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られている画像形成装置で
は、像担持体上に形成したトナー像を記録用紙等に転写
し、定着することによって記録画像を得る。そして、転
写後に像担持体上に残留するトナーは回収して廃棄する
のが一般的である。例えば電子写真式の画像形成装置に
おいては、表面に感光体層を備える像担持体表面を均一
に帯電する帯電工程、帯電された像担持体表面に像光を
照射することで潜像を形成する露光工程、該潜像にトナ
ーを付着させてトナー像を形成する現像工程、該トナー
像を記録材に転写する転写工程、該記録材上のトナー像
を定着する定着工程、及び前記転写工程で像担持体上に
残留したトナーを除去するクリーニング工程によって画
像が形成される。このクリーニング工程では、弾性を有
するゴムブレードもしくはブラシを像担持体表面に押し
当てて、残留したトナーを回収するようになっており、
回収されたトナーは回収容器に蓄積され定期的に廃棄さ
れる。

【０００３】このような装置では、回収容器に蓄積され
る回収トナー量を常に検知または測定しておき、回収容
器が満杯になる前にトナーの廃棄または回収容器の交換
を行わなければならない。また、回収されたトナーは環
境保護や資源の利用削減等の観点から再利用が進められ
ているが、分別の問題、運搬・再生のためのエネルギー
の問題、回収方法・集積場所の問題等多くの問題を含ん
でいる。

【０００４】このような問題点を解決するための手段と
しては次のようなものが考えられる。（１）第１の手段は、廃棄トナーを発生させないという
観点から、像担持体上に残留したトナーを清掃するため
のクリーニング装置を設けずに、残留トナーを現像と同
時に現像装置に回収して、現像に再利用するものであ
る。回収トナーの全てを再利用することによって、トナ
ーを廃棄する必要はなくなる。（２）第２の手段は、像担持体上に残留するトナーを低
減するために、トナー像を記録材へ転写する際の転写効
率を改善するものである。記録材への転写効率が向上す
ればそれだけ残留トナーが減少し、回収して再利用しな
ければならないトナー量も低減される。

【０００５】上記（１）の回収したトナーを再利用する
技術として、例えば、特開昭５９−１３３５７３号公
報、特開昭５９−１５７６６１号公報、特開昭６０−１
０７０５４号公報、特開平３−１１４０６３号公報、特
開平３−２０６４８５号公報等に開示されるものがあ
る。これらの装置は、トナー像を転写した後、背景部に
残ったトナーのクリーニングを行わず、次の画像を現像
するときに該トナーを現像領域の電界内で現像ロールに
転移させて回収するものである。

【０００６】しかし、このような装置では、転写時の残
留トナーやジャム発生時の大量の現像トナーは、帯電工
程や転写工程において、帯電ストレス、圧力ストレス等
を受けた状態、もしくは紙紛その他の異物が混入した状
態で現像装置に回収されることになり、長期間にわたっ
て使用すると画質劣化や現像剤ライフの低下が生じてし
まう。また、残留トナーを回収する機構を有しない非接
触現像装置を用いた場合には、残留トナーやジャム発生
時の大量の現像トナーが、像担持体表面に常時残留・蓄
積することになり、ポジゴースト、ネガゴースト等の画
質欠陥が生じてしまう。つまり、クリーニング装置を設
けない方式で廃棄トナーの問題を回避できたとしても、
画質トラブルによるメンテナスの問題や現像剤交換によ
るトナー廃棄の問題が新たに浮上し、エネルギーの高効
率化の観点からみると二律背反となる。

【０００７】上記（２）の転写効率を改善する技術は、
特に上記のようなクリーニング装置を設けない装置にお
いて有効であり、例えば、特開平２−１８７０公報、特
開平２−８１０５３公報、特開平２−１１８６７１公
報、特開平２−１１８６７２公報、特開平２−１５７７
６６公報等に開示されるものがある。これらの装置は、
現像剤中にシリカ等の剥離性微粒子を含ませることで、
これらの微粒子をトナーと像担持体との間に介在させて
トナーと像担持体との付着力を低下させ、トナーの転写
効率を上げるものである。

【０００８】このような画像形成装置において、長期間
にわたって高転写効率を維持するには、現像剤へ剥離性
微粒子を多量に添加しておく必要がある。しかし、その
反面、トナーの剥離性が高くなるために現像時にトナー
クラウドが発生しやすくなり、プリント画像のカブリ
や、機内汚れなどの二次障害が発生する。また、長く使
用するうちに剥離性微粒子がトナー表面やキャリア表面
に付着して現像剤の帯電性が低下したり、遊離した剥離
性微粒子同士が凝集して塊状の塊となり、それが原因で
現像剤の流動性が低下して画像ムラを引き起こすことが
ある。また、現像剤から剥離性微粒子が遊離して現像剤
の帯電性が変化することで画像濃度が変動することがあ
る。さらに、剥離性微粒子が多量に添加されたトナーは
流動性に富むために、転写工程でトナー像が記録材に接
触した際にトナー像が乱れやすくなり、転写による画像
乱れといった現象も生じやすくなる。これもまた、エネ
ルギーの高効率化の観点から、メンテナスの問題や現像
剤の交換によるトナーの廃棄の問題で、クリーニング装
置を設けない方式の効用である廃棄トナーの回避に対し
て二律背反となる。

【０００９】一方、近年、画像形成装置で使用される帯
電装置では、エコロジーの観点からオゾンやＮＯｘなど
の放電生成物を大量に発生させないものが要求されるよ
うになってきている。放電生成物の発生が極めて少ない
帯電装置として接触式の帯電装置があるが、これをクリ
ーニング装置を用いない方式の画像形成装置に適用する
と、像担持体上の残留トナーや紙紛等の異物が混入した
トナーが帯電装置との当接部を通過するため、帯電装置
が汚れてしまい、異常放電などにより帯電が不安定にな
り、画質欠陥が発生してしまう。さらに、ジャム発生時
には、大量の現像トナーが帯電装置との当接部を通過す
るため、帯電装置のトナー汚れは非常に多くなる。一
方、接触式の帯電装置の汚れは、クリーニング装置を有
する画像形成装置においても問題となっており、汚れを
防止するための手段が、例えば、特開平５−５３４１３
号公報、特開平６−３０８８０７号公報、特開平６−８
３１６５号公報、特開平７−１３４０５号公報、特開平
４−１５７４８３号公報、特開平４−３１１９７２号公
報、特開平６−２６６２０６号公報、特開平７−４９６
０５号公報、特開平４−３０３８６１号公報、特公平７
−９９４４２号公報等で提案されている。

【００１０】まず、特開平５−５３４１３号公報に記載
の技術は、帯電装置を退避させてトナー等の異物の付着
を回避しようとするものであるが、機構的に複雑でコス
トが上昇するとともに、エネルギー的にも帯電装置を退
避するための電力が必要となる。

【００１１】また、特開平６−３０８８０７号公報に記
載の技術は、帯電装置に一度付着したトナー等の異物を
静電気的に像担持体に転移させるための制御を行うもの
であるが、帯電装置にトナーが付着することを前提とし
ているため、長期間にわたって使用していると、帯電や
圧力ストレスにより帯電装置にトナー等の異物が固着し
てしまい、トナー等の異物を像担持体に転移させること
ができなくなる。従って、帯電装置の寿命が短くなって
しまい、メンテナスの問題や帯電装置の交換による廃棄
の問題でエネルギーの高効率化を達成できない。

【００１２】また、特開平６−８３１６５号公報、特開
平７−１３４０５号公報に記載の技術は、帯電装置に付
着したトナー等の異物を帯電装置用クリーナで掻き落と
し、プロセス方向に対して帯電装置より下流側（露光・
現像側）に落として回収するものである。しかし、帯電
装置用クリーナで圧力的なストレスを受けたトナー等の
異物を、そのまま現像装置に回収することになり、前述
したクリーニング装置を設けない方式と同様に、画質劣
化や現像剤ライフの低下といった問題を引き起こす。

【００１３】特開平４−１５７４８３号公報、特開平４
−３１１９７２号公報、特開平６−２６６２０６号公
報、特開平７−４９６０５号公報、特開平４−３０３８
６１号公報、特公平７−９９４４２号公報等に記載の技
術は、帯電装置を構成する帯電部材の表面層を非粘着性
材料で形成または被覆したり、層状固体潤滑剤で形成す
るなどして、帯電部材にトナー等の異物が付着するのを
防止するものである。また、帯電部材の表面層の摩擦係
数を低減することを目的として、表面に微粉末を塗布す
るものもある。しかしながら、これらの帯電部材を前述
したクリーニング装置を設けない画像形成装置に適用し
ようとすると、残留トナーやジャム時の大量の現像トナ
ー、あるいはトナーに混入した異物などの付着を防止す
るには極めて不十分であり、画質劣化を引き起こしてし
まう。

【００１４】従って、クリーニング装置を設けない画像
形成装置に接触式の帯電装置を適用した場合、帯電装置
の汚れ、帯電装置の寿命の低下、ならびに現像剤の寿命
の低下を引き起こし、クリーニング装置を設けない方式
の効用である廃棄トナーの回避に対して二律背反となっ
てしまい、エネルギーの高効率化が達成できなくなる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
回収・廃棄されるトナーを極力低減し、またはトナーの
廃棄・処理を不要とするためには、トナーを現像装置内
に回収して現像に再利用したり、トナー像の転写効率を
改善することが必要となる。また、廃棄しなければなら
ないトナーを皆無とするためには、転写後の残留トナー
をクリーニングしなくてもゴーストやかぶり等の画像欠
陥が発生しない程度まで転写効率を改善しなければなら
ない。また、オゾンやＮＯｘなどの放電生成物を低減す
るために接触式の帯電装置を用いた場合には、転写後の
残留トナー等により帯電装置が汚染されるのを防止し、
帯電不良の発生や帯電装置の寿命の低下を防止する必要
がある。

【００１６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、長期にわたり安定した画質が得
られ、しかも、廃棄トナーの発生量が少なく、帯電装置
及び現像剤の寿命の長い、エネルギーの高効率化を意図
とした画像形成装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、表面に潜像が形成される
像担持体と、この像担持体にトナーを選択的に転移して
前記潜像を可視化する現像装置と、前記トナー像を記録
シート又は中間転写体に転写する転写装置とを有するク
リ−ナレスの画像形成装置において、前記像担持体の
表面に、前記トナーより小粒径の粉状体微粒子がほぼ一
様に塗布されており、この微粒子と前記像担持体との
付着力を増大する付着力増加手段を有するものとする。

【００１８】このような画像形成装置は、像担持体の表
面に予め小粒径の粉状体の微粒子をほぼ一様に付着さ
せ、その後、潜像を可視化するトナーを該微粒子の上に
転移してトナー像を形成するものである。このとき、像
担持体上に付着される微粒子は付着力増加手段によって
像担持体との付着力が高められ、この微粒子に積層した
状態でトナー像が形成される。従って、トナー像と像担
持体との間に、像担持体との付着力が高い微粒子が介在
されることになり、トナーと像担持体との付着力が低減
される。このため、転写時にトナーを記録シート等の転
写媒体に効率よく転写することが可能となり、残留トナ
ーの発生を低減することができる。

【００１９】前記付着力増加手段は、請求項２に記載の
発明のように、前記像担持体と近接又は接触するように
支持され、該像担持体との間に直流電圧又は直流重畳交
流電圧が印加される帯電部材を有し、該像担持体上に
付着する前記粉状体の微粒子を前記トナーと同極性に帯
電させるものが望ましい。これによりトナーと微粒子と
の付着力を下げ、像担持体と微粒子間の付着力のみを増
大することが可能となる。このため、長期間にわたって
使用しても、像担持体まわりの接触部材の作用、例え
ば、接触式現像方式では磁気ブラシによるスキャベンジ
力、転写では紙の接触や転写電界による力などによって
微粒子が剥がれてしまうことがなく、高転写効率を維持
することができる。

【００２０】この像担持体と微粒子の付着力は、多湿状
態でない通常の温湿度環境の下では、主としてｖａｎ
ｄｅｒＷａａｌｓ力Ｆｖと鏡像力Ｆｅの和の力が働
く。前者はＦｖ＝ｈω・ｒ／（８・π・ε₀ ・Ｚ＾
β）、後者はＦｅ＝ｑ² ・｛（ε_P−１）／（ε_P ＋
１）｝／｛４・π・ε₀ ・ｒ² ｝（ｈω：Ｌｉｆｓｈ
ｉｔｚ−ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ定数、ｒ：微粒子
半径、Ｚ：微粒子とトナー像担持体の表面間距離、ε
₀ ：真空の誘電率、β：係数、ｑ：微粒子の電荷量、ε
_P：感光体の比誘電率）で大略表される。これらのうち
微粒子の表面自由エネルギーに依存するＬｉｆｓｈｉｔ
ｚ−ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ定数ｈωや微粒子半径
ｒは、材料選択的なもので決まってしまうものである。
そこで、本願発明に係る画像形成装置では、プロセス的
に制御可能とするため、微粒子の電荷量ｑを高めて鏡像
力Ｆｅを増加させたり、微粒子を像担持体に密着させて
ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ力Ｆｖを増加させること
で、像担持体と微粒子との付着力を増大し、高転写効率
を維持しようとするものである。また、鏡像力Ｆｅは微
粒子電荷量ｑ² に比例し、ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ
力Ｆｖは微粒子と像担持体の表面間距離Ｚ＾βに反比例
ことから、微粒子の付着力を高める効果が大きいことが
わかる。

【００２１】また、付着力増加手段として接触式の帯電
部材を用いた場合には、微粒子をより好適に帯電するこ
とができる。すなわち、非接触式の帯電部材を用いた場
合は、放電により発生した電荷の移動領域の電界が弱い
ため、わずかに微粒子が帯電すると、帯電した微粒子の
つくる電界により微粒子をよけて帯電してしまい、ロス
が非常に大きい。その点、接触式の帯電部材は微粒子の
極近傍で放電するため、電荷の移動領域の電界も強く、
微粒子を十分に帯電できる。また、接触式の帯電部材
は、微粒子をほぐして像担持体上にほどよく分散させ、
押圧力を付与しながら帯電するため、均一な帯電が可能
となる。さらに微粒子はほぐされ、押圧力で押し付けら
れるため、微粒子と像担持体との表面間距離は小さくな
り、ｖａｎｄｅｒＷａａｌｓも大きくなる。これらの
事から、微粒子による高転写効率が長期間にわたって維
持されるため、現像剤中に多量な微粒子を添加する必要
はなくなり、クラウドや現像剤の帯電性悪化などの２次
障害もなくなる。

【００２２】また、上記微粒子を像担持体上に付与する
ための手段は様々なものを採用することができるが、例
えば請求項３に記載の発明のように、トナーより小粒径
の粉状体を像担持体の表面に供給する微粒子付与手段を
設けることができる。

【００２３】さらに、請求項４に記載の発明のように、
像担持体上の微粒子は、疎水化処理された粉状体を多湿
状態で加圧しながら、像担持体の表面に付与し、乾燥さ
せて形成したものであってよい。このように水分子を介
在させて付与することにより、微粒子と像担持体表面と
の間に液架橋力と押圧力とが働くため、微粒子は像担持
体上に強固に密着され、大きなｖａｎｄｅｒＷａａ
ｌｓ力で像担持体に付着することが可能となる。その結
果、長期間にわたって使用しても微粒子は剥がれにくく
なり、トナー像の転写効率を良好に維持することができ
る。なお、粉状体微粒子は疎水化処理したものを用いて
いるが、その理由として第一に、多湿状態で付与する際
に、微粒子が水分に分散しないようにするためである。
第二に、転写効率を上げるため、疎水化処理した粉状体
微粒子により表面自由エネルギーを下げ、トナーと微粒
子を有する像担持体とのｖａｎｄｅｒＷａａｌｓ力
を弱めるためである。

【００２４】さらに請求項１０に記載の発明のように、
上記像担持体又は帯電部材に付着される微粒子として、
メタノールウエッタビリティー疎水化度が５０ｖｏｌ．
％以上の疎水化微粒子を用いることができる。ここで、
メタノールウエッタビリティー疎水化度とは、水に微粒
子を浮かべた後、その中にメタノールをたらし、微粒子
が１００％沈殿した時の水の量に対するメタノールの量
の比率をとったものをいう。

【００２５】このようなメタノールウエッタビリティー
疎水化度に調整することにより、トナーと微粒子を有す
る像担持体の表面自由エネルギーは下がり、転写効率が
向上する。また、高湿度環境下では、前述したｖａｎ
ｄｅｒＷａａｌｓ力や鏡像力以外に液架橋力も転写性
に影響を与えるため、水分吸着の少ない前記疎水化微粒
子を用いると、トナーと微粒子を有する像担持体との間
の液架橋力は小さくなり、高湿度環境下でも通常の湿度
環境並みの転写効率を維持できる。また、高転写効率を
維持するための像担持体と微粒子間の付着力の増加に関
しては、先に述べたように、接触式の帯電装置による鏡
像力の増加と、微粒子の像担持体への密着によるｖａｎ
ｄｅｒＷａａｌｓ力の増加とが影響するため、低表
面エネルギーの微粒子を用いても何ら問題にならない。

【００２６】また、疎水化処理した微粒子の粒径は、少
なくともトナー粒径以下のものを使用し、細線や網点の
再現性を考慮するとより小さい方が好ましく、５μｍ以
下の粒径のものを使用することが望まれる。さらに、そ
の材料としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の無
機微粉末と、例えば、ヘキサメチルジシラザン、ジアル
キルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラ
ン、アルキルトリハロゲン化シラン等のシランカップリ
ング剤やジメチルシリコンオイル等の疎水化処理剤を高
温度下で反応させて作成したものを用いるが、電子写真
のように光で潜像を形成するものは、画質上特に遮光効
果を考慮する必要があり、遮光効果の低いシリカが好ま
しい。なお、微粒子の材料は、これに限定されるもので
はなく、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタ
ン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸
化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カ
ルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化クロム、ベン
ガラ等の無機微粉末や、ポリアクリレート、ポリメタク
リレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等の有機微粉末を疎水化処理しているも
のであれば何でもよく、適宜変更しても差し支えない。

【００２７】次に、疎水化処理した微粒子を付与する具
体的な方法としては、例えば、水分を含んだロール状、
ブラシ状、ウエブ状、刷毛状のものに疎水化処理した微
粒子を付着させておいて、像担持体を変形させたり傷を
つけない程度の低い圧力をかけ、摺擦、回転、振動、移
動などしながら付与した後、像担持体の特性を損なわな
いよう自然乾燥などにより水分を飛ばす方法が挙げられ
る。但し、粉状体の付与方法は、これに限定されるもの
ではなく、多湿状態で圧力をかけながら付与した後、乾
燥させる方法であれば適宜変更しても差し支えない。

【００２８】また、請求項５に記載の発明は、上記請求
項２、請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置にお
いて、前記帯電部材は、前記像担持体と近接又は当接
し、この帯電部材の表面には、疎水化処理された微粒子
が付着されているものとする。

【００２９】この画像形成装置は、接触式の帯電部材の
最表面に疎水化処理した微粒子を付与し、トナーの付着
力の低い帯電部材を形成するものである。これにより、
転写後の残留トナー、ジャム発生時の大量な現像トナ
ー、あるいは異物の混入したトナーなどが帯電部材との
当接部を通過しても、帯電部材が汚れるのを防止するこ
とができる。

【００３０】この帯電部材の材料としては、半導電性の
材料が好ましく、例えば、ポリエステル、ポリアミド、
ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポ
リウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥ
Ｎ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、ＥＴ
ＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしくはシリコンゴム、エチ
レンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレ
タンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムにカーボンブラッ
クや金属粉末等の導電性の微粉末を混入したものを用い
る。この時、好ましい体積抵抗率としては、１０² Ω・
ｃｍ以下では、火花放電が発生しやすく、１０¹¹Ω・ｃ
ｍ以上ではドット状の帯電不良を起こしやすいため、１
０³ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲になるように導電性の微粉
末の混入量で体積抵抗率を調整する必要がある。さら
に、帯電部材の印加電圧を低く設定することと、プロセ
ス速度を１５０ｍｍ／ｓ以上として帯電電位の変動を抑
制することを考慮すると、体積抵抗率を１０³ 〜１０⁶
Ω・ｃｍの範囲に設定するのが好ましい。

【００３１】また、帯電部材に印加する電圧は、直流電
圧、あるいは直流重畳交流電圧のいずれでもよいが、直
流電圧のみの場合のほうが、微粒子を有する像担持体表
面および帯電部材の表面に於いて、放電による表面エネ
ルギーの上昇が少なく、高転写効率の維持及び帯電部材
の汚れ防止などに対し表面エネルギーの増加による悪影
響を極めて少なくすることができる。また、接触式の帯
電部材の形状としては、ロール状、ブラシ状、ブレード
状、ベルト状、チューブ状、フィルム状等、それぞれ回
転式、固定式とを問わずいかなる形状でも可能である
が、像担持体に対する押圧力が低いものほど帯電部材の
汚れ防止の効果は大きい。また、プロセス全体でみてみ
ると、接触式帯電部材との当接部を通過するときの残留
トナーの帯電量は、帯電部材と同極性の方が汚れ防止の
効果はさらに向上する。残留トナーの帯電量を反転させ
ない方法としては、抵抗の高い中間転写体を用いて、転
写装置からの放電を防止したり、転写性に優れる球形ト
ナーを用いて転写電界を低くし、転写装置からの放電を
防止したりする方法などがある。

【００３２】次に、請求項６に記載の発明は、帯電部材
の表面に疎水化処理した粉状体の微粒子を付与する手段
を示したものであるが、請求項４と同様な手段により作
成する事により、長期間にわたって帯電部材の汚れを防
止でき、維持性を向上することができる。

【００３３】上記帯電部材の位置は基本的には制約はな
く、例えば請求項７に記載の発明のように、像担持体に
潜像を形成し、トナ−画像を形成する前後の少なくとも
いずれかで、その周面を帯電するように設置することが
できる。これにより、例えば電子写真方式の場合では、
潜像形成前の像担持体の帯電と、微粒子の帯電とを兼ね
て使用することができる。また当然のことながら、微粒
子の帯電だけを目的として、新たに帯電装置を設けてよ
く、何ら帯電装置の数を制限するものではない。

【００３４】次に、請求項８に記載の画像形成装置は、
先の画像形成時における転写工程又はジャム発生時に像
担持体上に残留したトナーを、上記帯電部材によって、
現像時のトナーと同極性で、その帯電量を同等もしくは
それ以上に帯電させるものである。これにより、残留ト
ナーは現像装置には回収されなくなり、紙などの記録シ
ートに一括転写して排出することができる。

【００３５】このメカニズムを示すものが図１０である
が、基本的には、転写クーロン力Ｆｔ＞像担持体と残留
トナーの付着力Ｆａ＞背景部の現像クーロン力Ｆｄを満
たせば、トナーは現像装置へ回収されずに転写・排出す
ることが可能となる。ここで、転写クーロン力Ｆｔは、
放電が発生しない上限の転写電界として１０Ｖ／μｍで
見積もっている。次に、像担持体と残留トナーとの付着
力Ｆａは、先にも述べたようにｖａｎｄｅｒＷａａ
ｌｓ力と鏡像力によって決定されるが、疎水化処理した
微粒子が像担持体に付与されている場合は、ｖａｎｄ
ｅｒＷａａｌｓ力は十分低くなっているものとし、鏡
像力で見積もっている。また、現像クーロン力Ｆｄは、
図１０に示すように、現像バイアスが背景部潜像電位と
イメージ部潜像電位との間に設定され、さらに残留トナ
ーは帯電部材によって現像トナーと同極性に帯電される
ことから、イメージ部の潜像部分では、像担持体から現
像装置に残留トナーを転移させる電界は生じず、背景部
の潜像部分に残留トナーを転移させる電界が生じる。こ
れにより、背景部の現像電界だけを考え、この電界を
０．５Ｖ／μｍのケースで見積もっている。さらに、そ
の他の条件として、トナー粒径は７μｍ、像担持体の比
誘電率は３．０とした。その結果、図１０に示すよう
に、残留トナーの電荷量がおおよそ−６μＣ／ｇ以上に
なると、転写クーロン力Ｆｔ＞＞像担持体と残留トナー
の鏡像力Ｆａ’＞背景部の現像クーロン力Ｆｄが成立す
ることになる。

【００３６】そこで、本願発明に係る画像形成装置の実
施の可能性を確認するため、実際に接触式の帯電部材と
して直流電圧を印加したロール状部材を用いて、残留ト
ナーを帯電させてみたところ、おおよそ−１０〜−１５
μＣ／ｇに帯電した。この帯電量は先に述べた力関係を
十分に満足していることから、残留トナーを現像装置へ
回収せずに記録シートへ転写・排出することが可能とな
る。また、非接触式の帯電部材として直流電圧を印加し
たスコロトロンを用いた場合には、残留トナーはおおよ
そ０〜−３μＣ／ｇにしか帯電できず、現像装置に回収
されることになる。また、帯電部材の接触・非接触の違
いによる残留トナーの電荷量の差は、請求項２で説明し
た微粒子の帯電と同様なメカニズムが働いており、ここ
でも接触式の帯電部材は重要な役割を果たしている。

【００３７】さらに、請求項９に記載のように、帯電部
材による帯電を、現像装置との対向位置を通過する前に
実施することにより、残留トナーが現像装置に回収され
るのをより確実に防止することができる。

【００３８】また、帯電装置の汚れは請求項５又は請求
項６に記載の手段により防止できるので、上記帯電装置
を現像装置と転写装置との間に設置し、像担持体上の現
像トナーを帯電するプレ転写帯電手段として用いること
ができる。これにより、プレ転写帯電手段を通過した現
像トナーを、トナーと同極性かつ現像直後のトナーの帯
電量以上に帯電することが可能となり、高転写効率を実
現することができる。また、プレ転写帯電手段は、前記
微粒子の付着力増加手段や残留トナーの帯電手段、或は
それらのアシストとして働くため、これら各手段との兼
用化が可能である。なお、このプレ転写帯電手段は、微
粒子付着力増加手段や残留トナーの帯電手段と別個に設
けても差し支えなく、適宜に設定可能である。また、接
触式の帯電部材をプレ転写帯電手段として用いた場合に
は、帯電部材が現像トナー画像を乱さないように、像担
持体に従動、或は等速に回転するロールや、チューブ状
の部材が好ましい。この他、帯電装置が現像トナー画像
を乱さないものであれば、どのような形状を用いてもよ
く、何ら制限するものではない。

【００３９】以上、請求項１〜請求項１２に記載の画像
形成装置の作用により、従来技術の問題点である画質劣
化、現像剤のライフ低下、帯電装置のライフ低下を回避
することが可能となる。なお、今までの説明は、カール
ソンプロセスに基づく電子写真記録方式に基づき行った
が、背面露光方式、静電気録方式、イオノグラフィ方
式、磁気記録方式等、記録シートに転写を行う記録方式
であれば同様に適用可能である。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。《第１の実施形態》図１は、請求項１、請求項２、請求
項３、請求項５、請求項７、請求項８、請求項９又は請
求項１０に記載の発明の一実施形態である画像形成装置
を示す概略構成図である。この画像形成装置は、一様帯
電後に像光を照射することにより表面に静電潜像が形成
される像担持体１と、この像担持体の周囲に、像担持体
の表面を一様に帯電する帯電器２と、一様帯電した後の
像担持体に粉状体の微粒子をほぼ一様に付着させる微粒
子付着装置３と、画像データに基づき像担持体に像光を
照射し潜像を形成する像書き込み装置４と、前記静電潜
像にトナーを選択的に転移して可視化する現像装置５
と、ペーパーガイド９より供給される用紙に像担持体表
面のトナー像を転写する転写帯電器６と、転写された用
紙を像担持体から剥離する剥離用帯電器７と、剥離され
た用紙を搬送する搬送ベルト１０と、像担持体１を除電
する除電露光装置８とを有している。なお、この画像形
成装置はクリーナレス方式であり、クリーニング装置は
設けられていない。

【００４１】上記像担持体１は、図２に示すように、導
体基板１ａ上に電荷発生層１ｂが積層され、さらにその
上に電荷輸送層１ｃを有する積層型のＯＰＣ感光体であ
り、導体基板１ａは電気的に接地されている。この像担
持体１は、図１中に示す矢印Ａ方向に周回移動可能に支
持されている。

【００４２】上記帯電器２は、像担持体１との対向位置
に支持されており、半導電性のフィルム状部材を無端移
動可能な周面を有するように筒状に形成した帯電電極１
１と、この帯電電極１１内に挿入され、帯電電極１１を
像担持体１と接触させるように支持する円筒状の電極支
持部材１２とを有している。さらに、上記電極支持部材
１２は直流電源１３と接続されており、この電極支持部
材１２を介して帯電電極１１に帯電用の電圧を印加する
ようになっている。上記帯電電極１２はフィルム状部材
の周長が電極支持部材１２の周長よりも大きく形成され
ており、電圧を印加しないときは図２に示すように自重
で像担持体１と接触している。帯電電極１１に電圧が印
加されると、像担持体１との間に発生した静電吸着力に
より帯電電極１１は像担持体１に吸着し、像担持体１が
移動すると移動方向に引っ張られながら、像担持体と等
速に回転をはじめる。そして、像担持体１と帯電電極１
１との接触部近傍の微小空隙Ｂで放電が生じることによ
って、像担持体１の表面が帯電されるようになってい
る。また、このとき、像担持体１上に付着している微粒
子も帯電され、潜像形成前の像担持体の帯電と微粒子の
帯電とを兼ねるようになっている。

【００４３】この帯電電極１１を構成するフィルム状部
材としては、厚さが３０〜２００μｍ程度の可撓性を有
する部材が用いられている。このフィルム状部材として
は、例えばナイロン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
エチレン、ポリカーボネイト、ポリオレフィン、ポリウ
レタン、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料から形
成されるフィルム中にカーボンブラックなどの導電性微
粒子を混入することにより形成されており、また前述し
た理由から、好ましい体積抵抗率となるように導電性微
粒子の混入量を調整している。本例では、導電性カーボ
ンブラックを分散させて体積抵抗率を１０⁶ Ω・ｃｍと
したナイロンチューブで、厚さが５０μｍのものを用い
ている。

【００４４】上記電極支持部材１２は、帯電電極１１の
ように回転はせずに固定支持されている。また帯電電極
１１の給電も兼ねるため、周面が導電性材料で形成され
ており、例えばアルミニウム、ＳＵＳ等の金属、導電性
高分子材料等が用いられるが、本例では、放電部に近い
ため酸化しにくいＳＵＳを使用している。

【００４５】また、上記帯電電極１１の最表面には、疎
水化処理した微粒子が塗布されている。この微粒子は、
基材のシリカと疎水処理剤のヘキサメチルジシラザンを
高温下で反応させて作成したものであり、メタノールウ
エッタビリティー疎水化度が７０ｖｏｌ．％に調整され
ている。このメタノールウエッタビリティー疎水化度と
は、水に微粒子を浮かべた後、その中にメタノールをた
らし、微粒子が１００％沈殿した時の水の量に対するメ
タノールの量の比率をとったものである。また微粒子の
塗布方法は、粒径４０ｎｍの疎水化処理したシリカ微粒
子を図示しない綿製のポーチ内に入れ、帯電器２を軽く
たたきながらダスティングし、帯電電極１１の全表面に
付与（乾式付与）したものである。

【００４６】上記現像装置５は、図３に示すようにハウ
ジング３８内に、像担持体１と近接して対向するように
配置された円筒状の現像ロール３１と、現像ロール３１
上の現像剤量を規制する現像剤規制部材３２とを有して
いる。上記現像ロール３１は、周方向に複数の磁極を有
する磁石ロール４０と、この周囲で回転可能に支持され
た非磁性の中空円筒状のスリーブ３９からなるものであ
り、スリーブ３９の外周面に現像剤を磁気的に吸着して
搬送することができるようになっている。

【００４７】また、現像ロール３１の後方には、現像剤
を該現像ロールに供給するパドル３３が設けられ、さら
にその後方は第１の攪拌室３６および第２の攪拌室３７
となっている。この第１の攪拌室３６および第２の攪拌
室３７にはそれぞれ現像剤を攪拌しながら現像ロールの
軸線方向に搬送する第１のオーガー３４および第２のオ
ーガー３５が備えられている。この現像装置５で用いら
れる現像剤は磁性キャリアとトナーとを混合したものが
用いられる。また、外添材を加えたものであってもよ
い。この現像剤については後で詳述する。

【００４８】上記微粒子付着装置３は、上記現像装置５
と同じ構成を有するものである。ただし、この装置は上
記現像剤に代えて、磁性キャリアと光透過性の微粒子と
を混合した微粒子供給剤が収容されており、像担持体１
と対向して回転する微粒子供給剤担持ロール２１により
該像担持体の表面に微粒子を供給するようになってい
る。この微粒子については後で詳述する。

【００４９】このような画像形成装置の主要部材のデー
タおよび設定は次のとおりである。感光体ＯＰＣ（φ８４）ＲＯＳＬＥＤ（４００dpi ）プロセス速度１６０ｍｍ／ｓ潜像電位背景部：−５５０Ｖ、画像部：−１５０Ｖ帯電器接触式、回転可能なＦｉｌｍ電極（像担持体に従動）給電電圧＝ＤＣ−１．３ｋＶ（定電圧）トータル電流＝−１．２μＡ／ｃｍＦｉｌｍ外径＝φ１２．５現像ロールマグネット固定、スリーブ回転方式マグネット磁束密度：５００Ｇ（スリーブ上）スリーブ径：φ２５スリーブ回転速度：３００ｍｍ／ｓ像担持体と現像ロールとの間隔０．５ｍｍ現像剤規制部材と現像ロールとの間隔０．５ｍｍ現像バイアスＤＣ成分：−５００ＶＡＣ成分：１．５ｋＶp-p （８ｋＨｚ）微粒子供給剤担持ロール現像ロールと同じ像担持体と微粒子供給剤担持ロールとの間隔０．５ｍｍ微粒子付着装置の層厚規制部材と現像ロールとの間隔０．５ｍｍ微粒子供給剤担持ロールに印加するバイアス現像バイアスに同じ転写条件コロトロン転写（ワイヤ径＝８５μｍ）転写電流：１．２μＡ／ｃｍ

【００５０】次に図３に示す現像装置５で用いられる現
像剤について説明する。〈トナー〉トナーは、例えば次のようにして作成したも
のを用いることができる。ポリエステル（数平均分子
量：４，３００、重量平均分子量：９，８００、Ｔｇ＝
５８℃）９４ｗｔ％、シアニンブルー４９３８（大日精
化）６ｗｔ％を混練粉砕し、平均粒径７μｍの着色粒子
を得る。この着色粒子に対し、平均粒径４０ｎｍの酸化
チタン微粒子をトナー表面積に対する被覆率３０％の割
合で外添してサイアントナーとする。このトナーの帯電
極性は負極性であり、平均粒径はコールターカウンタ
（コールター社製）で測定した値である。

【００５１】なお、被覆率ｆ（％）は、トナーの平均粒
径をdt( ｍ) 、酸化チタン微粒子の平均粒径をda( ｍ)
、トナーの比重をρt 、酸化チタン微粒子の比重をρa
、酸化チタン微粒子重量をＷａ（ｋｇ）、トナー重量
をＷｔ（ｋｇ）とすると、次式で与えられる。

【数１】また、本例のトナーの比重は１．０、酸化チタン微粒子
の比重は４．５である。

【００５２】〈キャリア〉キャリアは、例えば次のよう
なものである。スチレン−アクリル共重合体（数平均分
子量：２３，０００、重量平均分子量：９８，０００、
Ｔｇ＝７８°Ｃ）３０ｗｔ％、カーボンブラック（塩基
性カーボンブラック：ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％、粒状マ
グネタイト（最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．５μｍ
）６７ｗｔ％を混練、粉砕、分級して平均粒径を４５
μｍとしたものである。このキャリアの帯電極性は正極
性で、電気抵抗値は１０¹²Ω・ｃｍであり、比重は２．
２である。なお、平均粒径はマイクロトラック（日機装
社製）で測定した値である。

【００５３】〈現像剤〉上記トナーとキャリアとを混合
した現像剤としては、例えば、トナー濃度（ＴＣ：Ｔｏ
ｎｅｒＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を１５ｗｔ％、
現像剤中のトナーの帯電量を−１５〜−２０μＣ／ｇと
したものを用いることができる。ここでＴＣは次式で示
される。

【数２】

【００５４】〈微粒子供給剤〉次に、微粒子付着装置３
で用いられる微粒子供給剤について説明する。この微粒
子供給剤は、上記トナーより粒径の小さい微粒子と上記
現像剤に用いられているものと同じキャリアとを混合し
たものであり、像担持体に付着させる微粒子としては、
帯電電極１１に塗布する微粒子と同じく、メタノールウ
エッタビリティー疎水化度が７０ｖｏｌ．％の疎水化し
た微粒子、具体的には平均粒径が４０ｎｍのシリカが用
いられている。キャリアに対するシリカ微粒子の被覆率
は１００％となるように調製している。なお、被覆率
は、式で求めることができる。このようにして調製し
た微粒子供給剤を図１に示す画像形成装置の微粒子付着
装置３に入れ、像担持体の表面に微粒子を付与するよう
になっている。像担持体に微粒子を付与する手段として
は、キャリアに微粒子を付着した磁気ブラシが用いられ
る。

【００５５】次に上記のような構成の画像形成装置の動
作について説明する。ドラム状の像担持体１は回転駆動
され、帯電器２によって一様に帯電された像担持体１の
表面が微粒子付着装置３との対向位置に移動する。微粒
子付着装置３が有する微粒子供給剤担持ロール２１の表
面には磁石ロールの磁力によってキャリアの磁気ブラシ
が形成されており、このキャリアにシリカの粉状体微粒
子が付着している。そして磁気ブラシが像担持体１に接
触することにより、粉状体の微粒子が擦り付けられ、像
担持体１の表面にほぼ一様に微粒子が塗布される。その
際、粉状体微粒子と像担持体表面とが接触したときにそ
の接触面で鏡像力やファンデルワールス力等の付着力が
作用し、この力によって微粒子が付着する。

【００５６】像書き込み装置４との対向位置では、像担
持体上の微粒子の上から像光が照射されるが、使用して
いる微粒子は光を透過するものであり、像担持体の電荷
輸送層の電荷は露光によって低減され、静電電位の差に
よる潜像が形成される。この潜像は現像装置５との対向
位置に移動し、現像ロール３１から転移されるトナーが
微粒子の上に重ねて付着され、潜像が可視化される。こ
のようにして形成されたトナー像は、転写帯電器６によ
って記録用紙に転写される。このとき、トナーは微粒子
を介して像担持体１上に付着しており、ファンデルワー
ルス力等の非電気的な付着力が小さくなっているので転
写帯電器６による電界で容易に離脱し、記録用紙に転写
される。

【００５７】上記のようにして記録用紙にトナー像が転
写された後、像担持体上には微粒子が残る。この画像形
成装置ではクリーニング装置は設けられておらず、微粒
子が像担持体１上に維持されたまま次の画像形成工程に
入り、像担持体１の表面およびその上の微粒子が帯電器
２によって帯電される。このとき、帯電電極１１が像担
持体１と接触することにより微粒子が像担持体上に程よ
く分散され、押圧力を付与しながら帯電されるので、微
粒子をほぼ均一に帯電することが可能となる。このた
め、微粒子と像担持体との間に作用する鏡像力やファン
デルワールス力が大きくなり、微粒子と像担持体との付
着力が増大する。また、像担持体上の微粒子はトナーと
同極性に帯電されるので、微粒子とトナーとの付着力は
低減される。このため、トナー像の転写率を長期にわた
って良好に維持することが可能となる。

【００５８】また、像担持体１に付与する微粒子とし
て、メタノールウエッタビリティー疎水化度が７０ｖｏ
ｌ．％の疎水化処理したシリカを用いているので、トナ
ーと微粒子を有する像担持体の表面自由エネルギーが下
がり、転写効率が向上する。また高湿度環境下では、前
述したファンデルワールス力や鏡像力以外に液架橋力も
作用するもので、水分吸着の少ない前記疎水化微粒子を
用いると、トナーと微粒子を有する像担持体との液架橋
力は小さくなり、高湿度環境下でも通常の湿度環境並み
の転写効率を維持できる。

【００５９】一方、トナーは転写率が１００％であると
残留トナーが生じないが、上述のように像担持体と微粒
子との付着力を増加させたり、疎水化処理された微粒子
を用いても、実際には僅かのトナーが像担持体上に残る
ことがある。これらの残留トナーは、次の画像形成工程
で、帯電器２によりトナーと同極性であって現像時の帯
電量と同等以上に帯電される。このため、残留トナーが
微粒子付着装置３や現像装置５に回収されることがな
く、像担持体１上に維持されたまま転写位置に達し、次
の画像とともに記録用紙に転写される。このとき、像担
持体１上の潜像の背景部に付着している残留トナーも記
録用紙に転写されるが、トナー像の転写率が充分に高い
ので、転写画像の画質上にはほとんど影響はない。ま
た、上記画像形成装置では、帯電電極１１の表面に疎水
化処理した微粒子が塗布されているので、像担持体上の
残留トナーやジャム発生時の大量の現像トナーが帯電電
極に付着するのが防止され、帯電器２の汚染を防止する
ことができる。

【００６０】＜メタノールウエッタビリティー疎水化度
の最適値を求める実験＞次に、メタノールウエッタビリ
ティー疎水化度と画像上のポジ・ネガゴーストの発生度
合いとの関係を調べた実験について説明する。ここで、
ポジゴーストとは、残留トナー量が多いと像担持体の次
のサイクルで、残留トナー像が非画像部に転写されてし
まう現象である。また、ネガゴーストとは、残留トナー
量が多い場合、像担持体の次のサイクルで露光を遮光し
てしまい、所定の潜像コントラスト電位より低下し、次
のサイクルの画像部で残留トナー像の部分の濃度低下が
発生し、前サイクルの履歴が残ってしまう現象である。

【００６１】本実験では、シリカを基材として、疎水処
理剤のヘキサメチルジシラザンの重量を変えて疎水化度
４０〜７０ｖｏｌ．％の微粒子を作成し、微粒子なしと
疎水化度４０〜７０ｖｏｌ．％の微粒子を付与した場合
での画像上のポジ・ネガゴーストの発生度合いを確認し
た。その結果、図４に示すように、微粒子なしと疎水化
度４０ｖｏｌ．％では残留トナー量が多く、ポジ・ネガ
ゴーストが発生していた。また、環境条件を変化させる
と、高温高湿になるに従い、残留トナー量は多くなり、
ポジ・ネガゴーストの発生レベルは悪くなる傾向があ
る。従って、１０℃，３０％ＲＨ〜２８℃，８５％ＲＨ
の環境の範囲でポジ・ネガゴーストを発生しない微粒子
としては、メタノールウエッタビリティー疎水化度が５
０ｖｏｌ．％以上の疎水化処理した微粒子が好ましいこ
とが確認された。従って、上記実施形態では、最も結果
が良好であった疎水化度７０ｖｏｌ．％の微粒子を選定
したものである。

【００６２】《第２の実施形態》次に、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項５、請求項６、請求項７、請求
項８、請求項９又は請求項１０に記載の発明の一実施形
態である画像形成装置について説明する。この装置は、
図１に示す画像形成装置と同様の構成であるが、帯電器
の帯電電極表面に微粒子を付着させる手段が異なり、疎
水化処理した粉状体微粒子を帯電電極の表面に多湿状態
で付与（湿式付与）し、その後乾燥させたものである。
この微粒子としては、第１の実施形態と同様に、粒径４
０ｎｍ、メタノールウエッタビリティー疎水化度が７０
ｖｏｌ．％の疎水化処理したシリカを用いている。また
微粒子の塗布方法としては、シリカ微粒子が入っている
綿製のポーチに純水をしみ込ませ、帯電電極に軽く押し
つけながら帯電電極の全表面に微粒子を擦り付け、自然
乾燥させたものである。また、微粒子の付与は最初のみ
で、それ以降は微粒子を付与していない。なお、この画
像形成装置の他の構成は上記図１に示す画像形成装置と
同じである。

【００６３】このような画像形成装置では、シリカ微粒
子を帯電電極の表面に水分子を介在させながら付与する
ので、微粒子と帯電電極表面との間に液架橋力と押圧力
が働き、微粒子は帯電電極表面に強固に密着され、大き
なファンデルワールス力で帯電電極に付着する。このた
め、微粒子が帯電電極から剥がれにくくなる。また、こ
の微粒子として、メタノールウエッタビリティー疎水化
度が７０ｖｏｌ．％のシリカが用いられているので、シ
リカ微粒子にトナー等が付着しにくくなるという利点が
ある。このため、帯電電極が残留トナーやジャム時の大
量のトナーにより汚染されるのを長期にわたって防止す
ることができる。

【００６４】《第３の実施形態》次に、請求項１、請求
項２、請求項４、請求項５、請求項７、請求項８、請求
項９又は請求項１０に記載の発明の一実施形態である画
像形成装置について説明する。図５は、この画像形成装
置を示す概略構成図である。この装置は、図１に示す画
像形成装置に配設された微粒子付着装置３を設けずに、
予め像担持体４１の表面に疎水化処理した微粒子を多湿
状態で圧力をかけながら付与（湿式付与）し、その後乾
燥させることにより微粒子を付着させたものである。こ
の微粒子としては、粒径４０ｎｍ、メタノールウエッタ
ビリティー疎水化度が７０ｖｏｌ．％の疎水化処理した
シリカを用い、これを綿製のポーチ内に入れて純水をし
み込ませ、像担持体に軽く押しつけながら像担持体の全
表面に微粒子を擦り付け、自然乾燥させて微粒子を付着
させたものである。また、微粒子の付与は最初のみで、
それ以降は微粒子を付与していない。

【００６５】また、帯電電極４２ａの表面の微粒子は、
上記第１の実施形態と同様に、疎水化処理したシリカを
ダスティングにより帯電電極４２ａの全表面に付与（乾
式付与）したものである。なお、この画像形成装置の他
の構成は上記図１に示す画像形成装置と同じである。

【００６６】このような画像形成装置では、微粒子を像
担持体４１の表面に付与する際に水分子を介在させてい
るので、微粒子と像担持体表面との間に液架橋力と押圧
力が働き、微粒子は像担持体上に強固に密着され、大き
なファンデルワールス力で像担持体に付着する。このた
め、長期にわたって使用しても微粒子が像担持体４１か
ら剥がれにくくなり、トナー像の転写率をより好適に維
持することができる。

【００６７】なお、帯電電極表面の微粒子は、上記のほ
か、上記第２の実施形態と同様に、疎水化処理したシリ
カを多湿状態で加圧しながら付与（湿式付与）し、乾燥
して付着させたものを用いることができる。これによ
り、帯電電極表面の微粒子が剥がれにくくなり、長期に
わたり帯電電極の汚染を防止することができる。

【００６８】〈画像形成装置の経時安定性を確認するた
めの実験〉次に、上記第１から第３の実施形態に記載し
た画像形成装置の経時安定性を確認するため、３０，０
００枚連続プリントテストと６０，０００枚連続プリン
トテストを実施した結果を示す。原稿は、Ａ３サイズの
白紙に反射濃度が１．６と０．２、サイズが横２９７ｍ
ｍ×縦４０ｍｍのソリッドパッチを貼りつけたものを使
用した。また環境は２２°Ｃ／５５％ＲＨ、２８°Ｃ／
８５％ＲＨ、１０°Ｃ／３０％ＲＨの３条件で行い、３
０，０００枚連続プリントテストでは、１０，０００枚
毎に環境を変え、６０，０００枚連続プリントテストで
は、２０，０００枚毎に環境を変えて行った。

【００６９】さらに、ジャム発生を想定して、５００枚
毎にソリッド画像の途中で画像形成装置をシャットダウ
ンして、大量の現像トナ−を帯電、現像、転写の各装置
との対向位置を通過させた。評価尺度としては、現像剤
劣化に関するものは、画像濃度および背景部のかぶり、
黒点・白点、黒筋・白筋、画像抜け等の画質の変化、ト
ナー帯電量の変化で確認した。帯電器のトナー汚れに関
するものは、上記と同様に画質の変化、帯電電位の変
化、テープ転写した帯電器付着トナーの反射濃度の変化
で確認した。また、転写性に関するものは、残留トナー
の影響によるプリント上のポジ／ネガ残像の発生度合い
の変化、転写率で確認した。尚、転写率は下記の式によ
って求めたものである。

【数３】

【００７０】（１）３０，０００枚連続プリントテスト
の結果図６は、前述の実施形態に示した画像形成装置を用い、
上記条件及び方法により３０，０００枚連続プリントテ
ストを行った実験の結果を示すものである。図に示すよ
うに、接触式のフィルム状帯電電極に微粒子をダスティ
ングにより乾式付与、又は擦りつけにより湿式付与した
ものと、像担持体に微粒子を微粒子付着装置により乾式
付与、又は擦りつけによる湿式付与したものとをそれぞ
れ組み合せたものは、いずれも画質劣化、転写率の低
下、帯電器のトナー汚れはなく、良好な結果が得られる
ことが確認された。また、図６には記載しなかったが、
現像剤の劣化に起因するトナー帯電量の低下や、帯電器
のトナー汚れによる帯電電位の変化は見られなかった。

【００７１】（参考比較例）次に上記画像形成装置の参
考比較例として、下記の組み合わせによる画像形成装置
を用いて３０，０００枚連続プリントテストを行った結
果について説明する。第１の比較例として、非接触のス
コロトロンによる帯電方式と、像担持体表面に微粒子を
微粒子付着装置により乾式付与したものとを組み合せた
ものは、トナーの帯電量の低下により画像濃度が低下
し、さらに転写率が９０％程度に低下したことにより残
留トナーの露光阻害が生じてしまい、ネガ残像が発生し
た。また、非接触のスコロトロン帯電では、残留トナー
の帯電が不十分でトナーが常に現像装置に回収されるた
め、残留トナーによるポジ残像の発生はなくなるが、ト
ナー帯電量の低下といった現像剤の劣化が生じた。

【００７２】また、第２の比較例として、接触式のフィ
ルム状帯電電極に微粒子を付与せず、像担持体のみに微
粒子を乾式付与したものは、帯電器の汚れにより画像濃
度が低下し、かぶりの発生が見られた。以上のことか
ら、本実施形態の画像形成装置は、現像剤の劣化や帯電
器の汚れを防止することができるとともに、高転写性を
実現することができ、維持性が非常に優れていることが
分かる。

【００７３】（２）６０，０００枚連続プリントテスト
の結果図７は、上記条件及び方法により６０，０００枚連続プ
リントテストを行い、経時安定性を評価した結果を示す
ものである。図に示すように、接触式のフィルム状帯電
電極に微粒子をダスティングにより乾式付与したもの
と、擦りつけにより湿式付与したものとを比較すると、
湿式付与では帯電器のトナー汚れはなかったが、乾式付
与では３０，０００枚のテスト時に比べて汚れが増加
し、汚れに対応した部分の濃度が若干低下していること
が確認された。この事から帯電電極表面の微粒子による
帯電器の汚れ防止効果は、湿式付与の方が維持性がある
と言える。次に、像担持体への微粒子の付与に関して
は、微粒子付着装置による乾式付与と、擦りつけによる
湿式付与とを比較すると、いずれも画質劣化はなかった
が、乾式付与の場合の転写率が約９７％で、３０，００
０枚のテスト時に比べて若干低下していた。この事か
ら、像担持体への微粒子の付与においても湿式付与の方
が維持性があると言える。

【００７４】（参考比較例）比較例として、非接触のス
コロトロンによる帯電方式と、像担持体表面に微粒子を
微粒子付着装置により乾式付与したものとを組み合せた
ものは、画質劣化、帯電器の汚れ、転写率ともに、３
０，０００枚のプリントテスト時よりも悪化していた。
また、接触式のフィルム状帯電電極に微粒子を付与せ
ず、像担持体のみに微粒子を付与したものも同様に、３
０，０００枚のプリントテスト時よりも悪化していた。

【００７５】以上のことから、帯電器や像担持体へ疎水
化処理した微粒子を湿式付与した場合には、現像剤の劣
化や帯電器の汚れを防止して高転写性を実現することが
でき、装置の維持性をより向上させることができること
が分かる。

【００７６】《第４の実施形態》次に、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項５、請求項７、請求項８、請求
項９又は請求項１０に記載の発明の他の実施形態である
画像形成装置について説明する。図８は、この画像形成
装置を示す概略構成図である。この装置は、図１に示す
装置と同じ、像担持体６１、帯電器６２、微粒子付着装
置６３、像書き込み装置６４、現像装置６５、除電ラン
プ６８を備え、さらに複数の支持ロール７２によって周
回可能に支持された中間転写体７１と、像担持体６１上
のトナー像を上記中間転写体７１に転写する転写帯電器
６６と、上記中間転写体６１にトナーより小粒径の微粒
子を一様に転移する第２の微粒子付着装置７６とを有し
ている。

【００７７】上記中間転写体７１は、ポリカーボネート
樹脂中にカーボンブラックを分散したものを厚さ１３５
μｍの無端状ベルトにしたもので、電気抵抗値は１０⁸
〜１０⁹ Ω・ｃｍとなっている。この中間転写体７１お
よび像担持体６１は図中に矢印で示す方向に１６０ｍｍ
／ｓの周速で駆動され、これらの部材にはクリーニング
装置が設けられていない。上記第２の微粒子付着装置７
６は、図１に示す装置で用いられているのと同じ構成の
ものであるが、微粒子供給剤として、平均粒径が４０ｎ
ｍのポリメタクリル酸メチル（ポリメタクリレート）の
微粉末とキャリアとが混合して収容されている。キャリ
アに対するポリメタクリル酸メチル微粒子の被覆率は１
００％となるように調製している。なお、被覆率は、式
で求めることができる。ここで用いたポリメタクリル
酸メチルの比重は１．２である。

【００７８】また、上記中間転写体７１の下流側には転
写ロール７３が配置され、これと対向する支持ロール７
２との間にバイアス電圧が印加されるようになってお
り、支持ロール７２との間に中間転写体７１を介して記
録用紙を挟み込み、トナー像を記録用紙に転写するもの
である。なお、この画像形成装置の他の構成は図１に示
す画像形成装置と同じである。

【００７９】このような画像形成装置では、像担持体６
１が回転駆動されると、図１に示す装置と同様に、像担
持体の一様帯電、微粒子の塗布、像露光による潜像の形
成、トナーの転移による現像の各工程が行われ、形成さ
れたトナー像は転写帯電器６６により中間転写体７１に
転写される。これに先立ち、中間転写体７１の表面には
第２の微粒子付着装置７６によって微粒子が塗布されて
おり、上記トナー像はこの微粒子の上に転写される。こ
のとき、像担持体６１上のトナー像は微粒子の上に形成
されているので、高い効率で転写される。

【００８０】中間転写体７１に転写されたトナー像は転
写ロール７３と支持ロール７２との間に導かれ、ここで
記録用紙に転写される。このとき、トナー像は微粒子の
上にあるので高効率で転写される。このような画像形成
装置では、上記実施形態に記載した効果と同様の効果が
得られると共に、トナー像が形成される前の中間転写体
７１上に微粒子を付着させることにより、中間転写体か
ら記録用紙へのトナー像の転写率を大幅に向上させるこ
とができる。

【００８１】《第５の実施形態》次に、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項５、請求項７、請求項８、請求
項９、請求項１０、請求項１１又は請求項１２に記載の
発明の一実施形態である画像形成装置について説明す
る。図９は、この画像形成装置を示す概略構成図であ
る。この装置は、図１に示す画像形成装置と同様の構成
であるが、これに加えて、現像装置９５と転写帯電器９
６との間に、像担持体９１上に現像されたトナーを帯電
するプレ転写帯電装置１１０を備えている。

【００８２】このプレ転写帯電装置１１０は、図１に示
す帯電器２と同様に、無端移動可能な半導電性のフィル
ム状部材からなる帯電電極１１１と、この帯電電極１１
１内に挿入され、帯電電極１１１を像担持体９１と接触
させるように支持する電極支持部材１１２とからなるも
のである。また電極支持部材１１２には図示しない電源
が接続されており、現像されたトナーと同極性で、帯電
量を同等もしくはそれ以上に帯電するための電圧が印加
される。また帯電電極１１１の表面には、疎水化処理し
たシリカがダスティングにより付与（乾式付与）され、
ほぼ一様に微粒子が塗布されている。なお、この画像形
成装置の他の構成は図１に示す画像形成装置と同じであ
る。

【００８３】このような画像形成装置では、帯電器９２
による像担持体９１の帯電後、微粒子付着装置９３によ
り像担持体９１上に微粒子が付着され、像書き込み装置
９４により像担持体上に潜像が形成され、この潜像は現
像装置９５により可視化される。その後、像担持体上に
形成されたトナー像はプレ転写帯電装置１１０との対向
位置を通過し、像担持体上のトナーは、現像時のトナー
と同極性で現像直後のトナーの帯電量以上に帯電され
る。このため、転写帯電器９６によりトナー像が転写さ
れるときに、転写電界の作用によってトナー像は良好に
記録用紙上に転移され、高い転写効率が得られる。ま
た、上記プレ転写帯電装置１１０は、無端移動可能なフ
ィルム状の帯電電極１１１が像担持体９１と接触しなが
ら等速に回転するので、帯電電極１１１によって像担持
体上のトナー像が乱されるという不都合は回避される。
また、上記プレ転写帯電装置１１０は、同時に像担持体
９１上の微粒子や残留トナーを帯電させる作用もあり、
帯電器９２を補助する機能も有している。

【００８４】なお、帯電電極１１１の表面の微粒子は、
上記のほか、疎水化処理したシリカを多湿状態で加圧し
ながら付与（湿式付与）し、乾燥したものを用いること
ができる。これにより、帯電電極表面の微粒子は剥がれ
にくくなり、長期にわたり帯電電極の汚染を防止するこ
とができるという利点がある。

【００８５】次に、上記画像形成装置を用いてプリント
テストを行った結果について説明する。本実験では、フ
ィルム状帯電電極に疎水化処理した微粒子を微粒子付着
装置により乾式ダスティング付与、又は湿りつけにより
湿式付与したものをプレ転写帯電装置として用い、前記
と同じ環境条件下で６００００枚のプリントテストを実
施し、トナー像の転写性を確認したものである。

【００８６】その結果、像担持体に微粒子を微粒子付着
装置によって乾式付与した場合は、プレ転写帯電装置が
ないと図７に示すように転写効率は約９７％であった
が、プレ転写帯電装置を使用することにより転写効率が
約１００％に向上することが確認された。さらに、像担
持体上に現像されたトナー像がプレ転写帯電装置によっ
て乱されることはなく、画質欠陥の発生はなかった。実
際に、プレ転写帯電装置のフィルム状帯電電極と像担持
体の速度を測定したところ、フィルム状帯電電極は像担
持体に静電吸着されるため、像担持体と等速に回転して
おり、像担持体上のトナー像をかき乱すことはなかっ
た。また、プレ転写帯電装置のトナー汚れを前述のテー
プ転写濃度により測定したところ、微粒子を湿りつけに
より湿式付与した場合には約０．０２で、乾式ダスティ
ング付与した場合には約０．１であり、画質、転写性と
もに良好であった。なお、微粒子を乾式ダスティング付
与したプレ転写帯電装置にトナー汚れが発生すると、帯
電は若干不均一になるものの、プレ転写帯電装置ではト
ナーあるいは微粒子を帯電すればよく、帯電工程のよう
に潜像形成を左右するような厳密な帯電均一性を必要と
しないため、画質欠陥や転写低下を生じないといえる。

【００８７】以上のことから、本願発明に係る帯電器、
プレ転写帯電装置、像担持体への疎水化処理した微粒子
の湿式付与等の手段は、現像剤の劣化防止、帯電器の汚
れ防止等に効果があると共に、微粒子によりトナー像の
転写性を向上することができ、維持性に優れていること
が分かる。

【００８８】なお、本願発明の実施形態では、接触式の
２成分現像についての例を挙げで説明してきたが、非接
触式の２成分現像、非接触式の磁性１成分現像、非接触
式の非磁性１成分現像等を有するクリーナレス方式の画
像形成装置に適用しても、同様な効果が得られる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明に係る画
像形成装置では、像担持体の表面に該像担持体との付着
力の大きい微粒子が塗布されているので、トナー像と像
担持体との付着力を低下させることができ、トナー像の
転写効率を向上することができる。さらに、微粒子とし
て疎水化処理された微粒子を用いることにより、高湿度
環境下でもトナーとの間の液架橋力を低減することがで
き、高転写効率を安定して維持することができる。ま
た、現像工程と転写工程との間に、像担持体上の現像ト
ナーを帯電するための手段を設けることにより、トナー
像の転写効率を更に向上することができる。また、像担
持体上の微粒子を帯電する帯電部材の表面に微粒子が塗
布されているので、残留トナーやジャム時の大量のトナ
ーによって帯電部材が汚染されるのを防止することがで
き、良好な帯電性を維持できる。さらに、残留トナーを
回収せず、次に形成された画像とともに転写するように
設定を行うことにより、回収して廃棄すべきトナーが発
生しない画像形成装置を実現することができる。これに
より長期にわたり安定した画質が得られるとともに、帯
電器や現像剤の寿命が長く、エネルギー効率の良い画像
形成装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願に係る発明の第１の実施形態である画像形
成装置を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置に用いられる帯電器を
示す概略構成図である。

【図３】図１に示す画像形成装置に用いられる現像装置
を示す概略構成図である。

【図４】微粒子の疎水化度に対するゴーストの発生状況
を比較した図である。

【図５】本願に係る発明の第３の実施形態である画像形
成装置を示す概略構成図である。

【図６】第１から第３の実施形態に記載した画像形成装
置を用い、３０，０００枚連続プリントテストによる経
時安定性を評価した結果を示す一覧表である。

【図７】第１から第３の実施形態に記載した画像形成装
置を用い、６０，０００枚連続プリントテストによる経
時安定性を評価した結果を示す一覧表である。

【図８】本願に係る発明の第４の実施形態である画像形
成装置を示す概略構成図である。

【図９】本願に係る発明の第５の実施形態である画像形
成装置を示す概略構成図である。

【図１０】本願に係る発明に係る画像形成装置におい
て、残留トナーの電荷量に対する現像及び転写のクーロ
ン力、残留トナーの鏡像力の関係を示す図である。

【符号の説明】

１、４１、６１、９１・・・・・像担持体、１ａ・・・・・導体基板、１ｂ・・・・・電荷発生層、１ｂ・・・・・電荷輸送層、２、４２、６２、９２・・・・・帯電器、３、５３、９３・・・・・微粒子付着装置、４、４４、６４、９４・・・・・像書き込み装置、５、４５、６５、９５・・・・・現像装置、６、４６、６６、９６・・・・・転写帯電器、７、４７、９７・・・・・剥離用帯電器、８、４８、６８、９８・・・・・除電露光装置、９、４９、９９・・・・・ペーパーガイド、１０、１００・・・・・用紙搬送ベルト、１１、５１、８１、１０１・・・・・帯電電極、１２、５２、８２、１０２・・・・・電極支持部材、１３・・・・・直流電源、２１・・・・・微粒子供給剤担持ロール、３１・・・・・現像ロール、３２・・・・・現像剤規制部剤、３３・・・・・パドル、３４、３５・・・・・オーガー、３６、３７・・・・・現像剤撹拌室、３８・・・・・ハウジング、３９・・・・・スリーブ、４０・・・・・磁石ロール、７１・・・・・中間転写体、７２・・・・・支持ロール、７３・・・・・転写ロール、７４・・・・・ペーパーガイド、７５・・・・・用紙搬送ベルト、１１０・・・・・プレ転写帯電装置、１１１・・・・・帯電電極、１１２・・・・・電極支持部材

フロントページの続き (72)発明者山口義紀神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に潜像が形成される像担持体と、この像担持体にトナーを選択的に転移して前記潜像を可
視化する現像装置と、前記トナー像を記録シート又は中間転写体に転写する転
写装置とを有するクリ−ナレスの画像形成装置におい
て、前記像担持体の表面に、前記トナーより小粒径の粉状体
微粒子がほぼ一様に塗布されており、この微粒子と前記像担持体との付着力を増大する付着力
増加手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像形成装置におい
て、前記付着力増加手段は、前記像担持体との間に直流電圧又は直流重畳交流電圧が
印加され、該像担持体と近接又は接触するように支持さ
れた帯電部材を有し、該像担持体上に付着する前記粉状体の微粒子を前記トナ
ーと同極性に帯電させるものであることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の画像形
成装置において、前記像担持体の表面に、トナーより小粒径の粉状体を供
給する微粒子付与手段を有することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の画像形
成装置において、前記像担持体上の微粒子は、疎水化処理された粉状体を
多湿状態で加圧しながら、前記像担持体の表面に付与
し、乾燥させたものであることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項５】請求項２、請求項３又は請求項４に記
載の画像形成装置において、前記帯電部材は、前記像担持体と近接または当接し、こ
の帯電部材の表面には、疎水化処理された微粒子が塗布
されていること特徴とする画像形成装置。
【請求項６】請求項５に記載の画像形成装置におい
て、前記帯電部材の周面に形成された微粒子は、粉状体を前
記帯電部材の表面に、多湿状態で加圧しながら付与し、
乾燥して形成したものであることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項７】請求項２から請求項６までのいずれか
に記載の画像形成装置において、前記像担持体は静電電位の差による潜像が形成されるも
のであり、前記帯電部材は、前記像担持体に潜像が形成されて現像
装置によりトナ−画像が形成される位置の前後の少なく
ともいずれかで、その周面をほぼ一様に帯電するもので
あることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項２から請求項７までのいずれか
に記載の画像形成装置において、前記帯電部材は、先の画像形成時における転写工程で前
記像担持体上に残留したトナーを、前記現像装置による
現像時のトナ−と同極性で、帯電量を同等もしくはそれ
以上とするように印加電圧が設定されていることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項９】請求項２から請求項８までのいずれか
に記載の画像形成装置において、前記帯電部材は、残留トナ−が現像装置を通過する前
に、残留トナ−を帯電するものであることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項１０】請求項１から請求項６までのいずれ
かに記載の画像形成装置において、前記像担持体もしくは前記帯電部材に塗布される微粒子
は、疎水化処理されており、メタノールウエッタビリテ
ィー疎水化度が５０ｖｏｌ．％以上であることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項１１】請求項１から請求項１０までのいず
れかに記載の画像形成装置において、前記現像装置によりトナー画像が形成された後であっ
て、転写工程でトナー画像が転写される前に、像担持体
上の現像トナーを帯電するプレ転写帯電手段を備え、該プレ転写帯電手段は、前記像担持体との間に直流電圧又は直流重畳交流電圧が
印加され、前記像担持体と近接又は接触するように支持
された帯電部材を有し、前記像担持体上のトナーを、現像時のトナーと同極性
で、現像直後のトナーの帯電量以上とするように印加電
圧が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の画像形成装置に
おいて、前記プレ転写帯電手段は、前記像担持体とその表面の微
粒子との付着力を増大する付着力増加手段と兼用されて
いることを特徴とする画像形成装置。